BAB III RANCANGAN PABRIK
3.7 Proses Pengolahan Air
Pada pabrik Asam Nitrat ini, air yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Musi yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Air Sungai Musi mempunyai pH 7-9, dengan turbidity 20-80 ppm dan kandungan SiO2 10-25 ppm.
Air ini dibutuhkan untuk umpan boiler, air pendingin, hingga air proses.
Untuk mendapatkan standar kualitas air umpan baku yang baik, maka dibutuhkan pengolahan yang sesuai sehingga tidak merusak alat pabrik. Pengolahan dilakukan secara fisik dan kimia. Untuk menghemat pemakaian air dilakukan sirkulasi atau recycle jika memungkinkan.
Dalam perancangan pabrik Asam Nitrat ini, kebutuhan air diolah terlebih dahulu agar air yang digunakan memenuhi syarat yang telah ditentukan. Diagram alir proses pengolahan air bersih dan air demin yang dilakukan ditunjukkan pada Gambar 3.3
Gambar 3. 3 Skema Pengolahan Air Bersih
Uraian dari diagram alir diatas adalah sebagai berikut : 1. Penyaringan Awal / Screen (F-01)
Sebelum mengalami proses pengolahan, air dari sungai harus mengalami pembersihan awal agar proses selanjutnya dapat berlangsung dengan lancar. Air sungai dilewatkan screen (penyaringan awal) berfungsi untuk menahan kotoran-kotoran yang berukuran besar seperti kayu, ranting, daun, sampah dan sebagainya. Kemudian dialirkan ke bak pengendap 2. Bak pengendap (B-01) Sedimentasion
Air sungai setelah melalui filter dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai yang tidak lolos dari penyaring awal (screen). Kemudian dialirkan ke bak pengendap yang dilengkapi dengan pengaduk.
3. Bak penggumpal (B-02) / Floculation Tank
Air setelah melalui bak pengendap awal kemudian dialirkan ke bak penggumpal untuk menggumpalkan koloid-koloid tersuspensi dalam cairan (larutan) yang tidak mengendap di bak pengendap dengan cara menambahkan senyawa kimia. Umumnya flokulan yang biasa digunakan adalah Tawas atau alum Al2(SO4)3 dan Na2CO3, adapun reaksi yang terjadi dalam bak penggumpal adalah :
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 (3.2) CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3 (3.3) 4. Clarifier Tank (C-01)
Air setelah melewati Floculation Tank air dialirkan ke Clarifier untuk mengendapkan gumpalan-gumpalan dari bak penggumpal. Air baku yang telah dialirkan kedalam clarrifier yang alirannya telah diatur ini akan diaduk dengan agitator. Air keluar clarifier dari bagian pinggir secara overflow sedangkan sludge (flok) yang terbentuk akan mengendap secara gravitasi dan di blow down secara berkala dalam waktu yang telah ditentukan.
5. Bak Penyaring / sand filter (B-03)
Air yang telah bersih secara kasat mata kemudian dialirkan ke sand filter. Fungsi dari alat ini adalah sebagai media filter yang dapat menyaring unsur kimia dan partikel fisika yang kemungkinan masih terkandung dalam air. Media filter yang dipakai adalah pasir silika dan batu gravel. Di dalam sand filter tank tersusun 4 lapisan pasir silika dan batu gravel yang memiliki ukuran dan tebal yang berbeda-beda pada setiap lapisan yang disusun dari yang paling besar berada paling atas sampai yang berukuran kecil (pasir) berada di paling bawah. Hal tersebut bertujuan untuk lebih mengoptimalkan pemurnian air.
6. Bak Penampung Sementara (B-04)
Air setelah keluar dari bak penyaring dialirkan ke tangki penampung yang siap akan di distribusikan sebagai air perumahan/kantoran, air umpan boiler, air pendingin dan sebagai air proses.
7. Tangki Karbon Aktif (T-01)
Air setelah melalui bak penampung dialirkan ke tangki Karbon Aktif (T-01). Air harus ditambahkan dengan klor atau kaporit untuk membunuh kuman dan mikroorganisme seperti amuba, ganggang dan lain-lain yang terkandung dalam air sehingga aman untuk dikonsumsi. Klor adalah zat kimia yang sering dipakai karena harganya murah dan masih mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam setelah pembubuhannya. Klorin dalam air membentuk asam hipoklorit, reaksinya adalah sebagai berikut :
Cl2 + H2O → H+ + Cl- + HOCl (3.4)
Asam hipoklorit pecah sesuai reaksi berikut :
HOCl + H2O → OCl - + H+ (3.5)
Kemudian air dialirkan ke Tangki air bersih (T-02) untuk keperluan air minum dan perkantoran.
8. Tangki air bersih (T-02)
Tangki air bersih ini fungsinya untuk menampung air bersih yang telah diproses. Dimana air bersih ini digunakan untuk keperluan air minum dan perkantoran.
9. Tangki Kation Exchanger (T-03)
Air dari bak penampung (B-04) berfungsi sebagai make up boiler, selanjutnya air diumpankan ke tangki kation exchanger. Tangki ini berisi resin pengganti kation-kation yang terkandung dalam air diganti ion H+
sehingga air yang akan keluar dari kation exchanger adalah air yang mengandung anion dan ion H+.
10. Tangki Anion Exchanger (T-04)
Air yang keluar dari tangki kation exchanger (T-03) kemudian diumpankan ke tangki anion exchanger. Tangki ini berfungsi untuk mengikat ion-ion negatif (anion) yang terlarut dalam air dengan resin yang bersifat basa, sehingga anion-anion seperti CO32- , Cl-, dan SO42- akan terikat dengan resin.
Reaksi :
H2SO4 + 2R4NO → (R4N)2SO4 + 2H2O (3.8) Dalam waktu tertentu, anion resin ini akan jenuh, sehingga perlu diregenerasikan kembali dengan larutan NaOH.
Reaksi :
(R4N)2SO4 + NaOH 2R4NOH + NaSO4 (3.9) Sebelum masuk boiler air diproses dalam unit deaerator dan unit pendingin.
11. Unit Deaerator (DE)
Deaerasi adalah proses pembebasan air umpan boiler dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi pada boiler dengan menghilangkan oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2). Air yang telah mengalami demineralisasi (kation exchanger dan anion exchanger) dipompakan menuju deaerator.
Pada pengolahan air untuk boiler tidak boleh mengandung gas terlarut dan padatan terlarut, terutama yang dapat menimbulkan korosi. Di dalam
deaerator diinjeksikan bahan kimia berupa hidrazin (N2H2) yang berfungsi untuk mengikat oksigen sehingga dapat mencegah terjadinya korosi pada tube boiler. Air yang keluar dari deaerator dialirkan dengan pompa sebagai air umpan boiler. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.
2 N2H2 + O2 ↔ 2 N2 + 2 H2O (3.10) 12. Bak Air Pendingin (B-05)
Pendingin yang digunakan dalam proses sehari-hari berasal dari air yang telah digunakan dalam pabrik kemudian didinginkan dalam cooling tower. Kehilangan air karena penguapan, terbawa udara maupun dilakukannya blow down di cooling tower diganti dengan air yang disediakan di bak air bersih.
Air pendingin harus mempunyai sifat-sifat yang tidak korosif, tidak menimbulkan kerak, dan tidak mengandung mikroorganisme yang bisa menimbulkan lumut. Untuk mengatasi hal tersebut, maka ke dalam air pendingin diinjeksikan bahan-bahan kima seperti fosfat yang berguna untuk mencegah timbulnya kerak dan klorin untuk membunuh mikroorganisme.